Một số phương pháp gia cường kết cấu cột bê tông cốt thép

Trong bài báo này, giới thiệu ba phương pháp dung để gia cường kết cấu cột: (1) phương pháp tăng tiết diện, (2) phương pháp ốp thép hình, (3) phương pháp dán tấm sợi tổng hợp (FRP). Mời các bạn tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một số phương pháp gia cường kết cấu cột bê tông cốt thépBÀI BÁO TỔNG QUANMỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP GIA CƯỜNGKẾT CẤU CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉPTạ Văn Phấn1, Nguyễn Vĩnh Sáng1Tóm tắt: Kết cấu cột bê tông cốt thép (BTCT) trong những công trình đã sử dụng lâu năm bị xuốngcấp do tác động của nhiều nguyên nhân khác nhau như tải trọng, khí hậu, hoá chất ăn mòn, sự cố.Hay những công trình bị hư hỏng do những sai sót trong các khâu khảo sát, thiết kế hoặc thi cônghoặc do nhu cầu thay đổi về sử dụng như cải tiến công nghệ, đổi mới thiết bị, thay đổi công năngdẫn đến thay đổi sơ đồ kết cấu, thay đổi tải trọng và những công trình có nhu cầu mở rộng như mởrộng mặt bằng, nâng thêm chiều cao, thêm tầng… cần phải được gia cường, sửa chữa bằng cácphương pháp khác nhau. Trong bài báo này, giới thiệu ba phương pháp dung để gia cường kết cấucột: (1) phương pháp tăng tiết diện, (2) phương pháp ốp thép hình, (3) phương pháp dán tấm sợitổng hợp (FRP)Từ khóa: Gia cường, cột bê tông cốt thép, tăng tiết diện, thép hình, vật liệu cốt sợi.1. GIỚI THIỆU CHUNGKết cấu bê tông cốt thép chịu tác động củamôi trường xung quanh dưới các hình tháikhác nhau như các tác động cơ học, lý học,hóa học và những hư hỏng, sự cố do những saisót trong các khâu khảo sát, thiết kế hoặc thicông. Những tác động này dẫn đến tình trạngkhông còn đáp ứng được công năng sử dụngcông trình hoặc mất an toàn về phương diệnchịu tải (Hình 1). Với những tác động đặc biệta)như động đất, cháy nổ... có thể gây ra nhữngsự cố nghiêm trọng, có khi dẫn đến tình trạngsụp đổ từng phần (Hình 1) hoặc toàn bộ côngtrình. Để cải thiện về mặt chịu tải trọng cũngnhư công năng nhằm đảm bảo an toàn, tăngtuổi thọ hoặc tăng hiệu quả sử dụng của côngtrình cần phải gia cường, sửa chữa các bộphận kết cấu công trình đó.Bài báo này sẽ giới thiệu các phương phápgia cường kết cấu cột bê tông cốt thép.b)c)Hình 1. Kết cấu cột BTCT bị phá hoạia) Phá hoại do ăn mòn; b) phá hoại do động đất; c) phá hoại do tác động cơ học2. CĂN CỨ ĐỂ THIẾT KẾ GIA CƯỜNG1Theo TCVN 9381-2012 “Chỉ dẫn đánh giámức độ nguy hiểm của kết cấu nhà”, cấu kiệncột bê tông cốt thép được đánh giá là nguy hiểm1Trường Đại học Thủy Lợi.khi có một trong những hiện tượng sau:+ Cột chịu lực có vết nứt thẳng đứng, lớp bêtông bảo vệ bị bong tróc, cốt thép chịu lực lộ rado bị ăn mòn, hoặc một bên có vết nứt ngangvới bề rộng lớn hơn 1 mm, một bên bê tông bịnén vỡ, cốt thép chịu lực lộ ra do bị ăn mòn;KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 57 (6/2017)33+ Cột bị nghiêng, chuyển vị ngang và độnghiêng vượt quá 1% độ cao, chuyển vị ngangvượt quá h/500; (h – chiều cao tính toán của cột)+ Bê tông cột bị mủn, bị carbonát hoá,phồng rộp, diện tích hư hỏng lớn hơn 1/3 toànmặt cắt, cốt thép chịu lực lộ ra, bị ăn mònnghiêm trọng;+ Cột biến dạng theo phương ngang lớn hơnh/250, hoặc lớn hơn 30 mm;.Kết cấu bê tông cốt thép cần được gia cườngtrong các trường hợp:+ Khi tình trạng hư hỏng của kết cấu đã đếnmức không thể áp dụng các biện pháp sửa chữađể phục hồi khả năng chịu tải;+ Khi có sự thay đổi về công năng sử dụng,khả năng chịu tải của kết cấu cũ không còn đápứng được sự tác động của tải trọng mới với sơđồ tính toán tương ứng.Thiết kế gia cường kết cấu bê tông cốt thépphải dựa trên các nguyên tắc:+ Phù hợp với yêu cầu sử dụng công trình,kết cấu sau gia cường không gây cản trở đếnhoạt động khai thác công trình;+ Đảm bảo khả năng chịu tải trọng tác động.+ Yêu cầu kết cấu đơn giản, đạt hiệu quả caovề kinh tế và kỹ thuật;+ Dễ thi công, phù hợp với điều kiện vật liệu,phương tiện và trình độ thi công.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CƯỜNGKẾT CẤU CỘT BÊ TÔNG CỐT THÉP3.1 Gia cường cột BTCT bằng phươngpháp tăng tiết diện3.1.1 Phần cấu tạoThực tế cho thấy có thể tăng khả năng chịutải của kết cấu lên 1,5  2 lần và tiết kiệm đượcvật liệu.Tăng về 2 phía hoặc 1 phía tuỳ theo yêu cầu.Chiều cao tăng phụ thuộc kết quả tính toán.Đường kính cốt dọc từ 14   25 . (Hình 2)Tăng tiết diện bằng cách ốp bốn phía. Phươngpháp này rất thích hợp với cột.- Cốt thép và chiều dày của bê tông ốp xácđịnh theo tính toán (Hình 2)- Ưu điểm: Phần bê tông mới và bê tông cũgắn chặt vào nhau do tính co ngót của bê tôngmới tạo nên sự làm việc đồng thời.Hình 2. Gia cường bằng cách tăng kích thước tiết diện cột3.1.2 Phần thiết kếa. Gia cường cột chịu nén đúng tâm bằngmột vỏ áo.Đối với các cột chịu nén đúng tâm:Diện tích Avo của lớp vỏ áo khi tải trọng giatăng được xác định:N q    Rb ( Ab  Avo )  Rsc ( As  Ast ) (1)Nq - lực dọc quy đổi do các tải trọng tínhtoán, dài hạn và ngắn hạn.Rb - cường độ chịu nén tính toán của bê tôngRsc - cường độ chịu nén tính toán của cốt thépAb - diện tích bê tông của cột ban đầuAs - diện tích cốt thép dọc của cột ban đầuAst - diện tích cốt thép dọc của lớp vỏ áo34Trong công thức (1), quan điểm tải trong giatăng được bê tông của vỏ áo chịu nên cốt thépdọc trong vỏ áo chỉ đặt theo cấu tạo và chỉ lấybằng 1% di ...